固态电池的电解质复合膜及其制备方法、固态电池技术

本发明专利技术公开了一种固态电池的电解质复合膜及其制备方法、固态电池。电解质复合膜包括基底和电解质层，基底包括依次层叠的第一基底层和第二基底层，所述第一基底层的材料为聚丙烯，所述第二基底层的材料为聚乙烯；电解质层填充于所述第二基底层背离所述第一基底层的一侧。本发明专利技术的电解质复合膜能够抑制界面高阻相的生成，提高界面的结构稳定性，降低界面电阻，使得本发明专利技术的电解质复合膜具有较高的电子导率和较好的机械强度，同时拥有较好的界面稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
固态电池的电解质复合膜及其制备方法、固态电池


[0001]本专利技术属于固态电池
，具体涉及一种固态电池的电解质复合膜及其制备方法、固态电池。

技术介绍

[0002]随着新能源电动汽车、便携式电子设备、电网储能和军事航天的不断发展，锂离子电池因为其能量密度高、循环寿命长，已然成为了商业电池的第一选择，但是传统的锂离子电池的电池能量密度已经无法满足目前对电池能量密度的需求。同时目前液态锂离子电池频发发生的爆炸、燃烧等安全问题也是制约新能源事业发展的有一个重要的因素。因此，寻找高能量密度、更加安全的锂离子电池成为目前锂电池发展的关键。近年来，固态电池的出现避免了液态电解质的使用，提高了锂电池的安全性，同时也提高了电池的能量密度。
[0003]随着各种新型固态电池的高速发展，《中国制造2025》的要求势在必得，但是固态电池却仍然面临着许多亟待解决的问题。其中之一就是室温下离子的传导率有待提高，目前最为成熟的PEO(Polyethylene oxide，聚氧化乙烯)基聚合物固态电解质在室温下离子传导速率不是很理想。
[0004]作为目前最具商业前景的固态电池，如何提高离子电导率成为研究的重点。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种固态电池的电解质复合膜及其制备方法、固态电池，旨在解决固态电池离子电导率低的技术问题。
[0006]本专利技术第一方面提供一种固态电池的电解质复合膜，包括基底和电解质层，基底包括依次层叠的第一基底层和第二基底层，所述第一基底层的材料为聚丙烯，所述第二基底层的材料为聚乙烯；电解质层填充于所述第二基底层背离所述第一基底层的一侧。
[0007]在本专利技术第一方面的前述任一实施方式中，所述电解质层的材料为锂镧锆氧(LLZO、Li7La3Zr2O
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)、钽掺杂锂镧锆氧(LLZTO)、磷酸锗铝锂或硫化物中的任一项或几种。
[0008]在本专利技术第一方面的前述任一实施方式中，所述基底中聚乙烯的质量占比为15～30％。
[0009]在本专利技术第一方面的前述任一实施方式中，所述电解质复合膜的厚度为5μm～100μm。
[0010]本专利技术第二方面提供一种上述固态电池的电解质复合膜的制备方法，包括以下步骤：在第一基底层上制备第二基底层；在所述第二基底层上制备电解质层。
[0011]在本专利技术第二方面的前述任一实施方式中，所述电解质层通过旋涂、蒸镀或喷射的方法制备。
[0012]在本专利技术第二方面的前述任一实施方式中，通过旋涂方法制备的电解质层采用真空干燥箱干燥，所述干燥的温度为40℃～80℃。
[0013]在本专利技术第二方面的前述任一实施方式中，所述蒸镀用于加热的方法包括电阻加
热、电子束加热、射频感应加热、电弧加热和激光加热中的任意一种或几种。
[0014]在本专利技术第二方面的前述任一实施方式中，所述喷射的方法采用等离子体溅射仪。
[0015]本专利技术第三方面提供一种固态电池，包括正极、负极以及上述电解质复合膜或者上述制备方法制备得到的电解质复合膜；所述电解质层位于正极和基底之间。
[0016]本专利技术电解质复合膜以聚丙烯作为第一基底层，以聚乙烯作为第二基底层，然后在第二基底层上填充电解质，第一基底层和第二基底层形成两个新的界面，能够较好地改善原有电解质与正极/负极的界面相容性，抑制界面高阻相的生成，提高界面的结构稳定性，降低界面电阻，使得本专利技术的电解质复合膜在低温(
‑
40～
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80℃)、常温(15～30℃)和高温(80～150℃)下，均有高的电子导率和较好的机械强度；同时拥有较好的界面稳定性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例提供的固态电池的电解质复合膜的结构示意图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术。
[0019]为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0020]在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“若干”的含义是一个或者一个以上；“几个(种)”的含义是两个(种)以上；“以上”、“以下”为包括本数；术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
[0021]本专利技术的上述
技术实现思路
并不意欲描述本专利技术中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
[0022]本专利技术实施例第一方面提供一种固态电池的电解质复合膜，如图1所示，包括基底和电解质层3，基底包括依次层叠的第一基底层1和第二基底层2，第一基底层3的材料为聚丙烯，第二基底层2的材料为聚乙烯；电解质层3填充于第二基底层2背离第一基底层1的一侧。
[0023]聚丙烯的分子量为3000～1万，聚乙烯的分子量是1万～50万。聚丙烯和聚乙烯使得基底的机械强度高，且聚乙烯形成的第二基底层2为柔性微孔膜，与电解质层3具有良好
的贴合性，降低了电解质复合膜的厚度，本实施例的复合电解质具有如聚丙烯较高的破膜温度，同时具有如聚丙乙烯较低的闭孔温度，能够提高电池的安全性。
[0024]电解质层3既位于基底的正极侧。在电池反应过程中，电解质会膨胀形变，由于聚乙烯为柔性微孔膜，将固定电解质与聚乙烯贴合，可以避免电解质的膨胀形变。聚丙烯和聚乙烯作为基底的成本较低，制备简单，化学性能稳定，而且聚丙烯和聚乙烯具有较高的离子电导率，可以降低电池的内阻，本实施例相当于在正极与电解质层之间引入过渡层(聚丙烯/聚乙烯基材)，形成两个新的界面，能够较好地改善原有正极与电解质之间的界面相容性，抑制界面高阻相的生成，提高界面的结构稳定性，降低界面电阻。
[0025]本实施例的电解质复合膜在低温(
‑
40～
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80℃)、常温(15～30℃)和高温(80～150℃)下，均有高的电子导率和较好的机械强度；同时拥有较好的界面稳定性。本实施例提供的固态电池的电解质复合膜适用于各电池体系，如正极材料：三元(NCM)、磷酸铁锂(LFP)、钴酸锂、锰酸锂等；负极材料：石墨、硅碳、锂碳、锂等。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电池的电解质复合膜，其特征在于，包括：基底，包括依次层叠的第一基底层和第二基底层，所述第一基底层的材料为聚丙烯，所述第二基底层的材料为聚乙烯；电解质层，填充于所述第二基底层背离所述第一基底层的一侧。2.根据权利要求1所述的固态电池的电解质复合膜，其特征在于，所述电解质层的材料为锂镧锆氧、钽掺杂锂镧锆氧、磷酸锗铝锂或硫化物中的任一项或几种。3.根据权利要求1所述的固态电池的电解质复合膜，其特征在于，所述基底中聚乙烯的质量占比为15～30％。4.根据权利要求1所述的固态电池的电解质复合膜，其特征在于，所述电解质复合膜的厚度为5μm～100μm。5.一种根据权利要求1～4中任一项所述的固态电池的电解质复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在第一基底层上制备第二基底...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，温雪飞，闫崇，武鹏，
申请(专利权)人：清华大学山西清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：